才茂泵房无人值守无线远程遥控系统

▋概述 

随着经济的不断发展，水资源的战略地位愈来愈重要，水资源的高效利用和有效管理越来越得到世界各国政府的高度重视。世界各国先后出台了水资源调度及综合利用、水土保持、按用途优化用水及海水淡化等方针政策，并以此来解决日益严重的水危机问题。如我国的三峡工程，南水北调工程等等，都体现了 水资源的良性运用。泵站是为水提供势能和压能。解决无自流条件下的排灌、供水和水资源调配问题的唯一动力来源，在防洪、排涝和抗早减灾，以及工农业用水和城乡居民生活供水等方面发挥若重要作用，一旦遭到破坏，对经济生产将造成难以估量的损失。如果后期管理不善将可能直接导致水利设施的功能降低甚至丧失，反而给水利安全管理造成负担。因此，泵站的经济运行和优化管理就显得尤为重要。

随着水利工程的不断建设，国家对各种水利设施自身以及水利设施的自动化运行和设备设施的安全提出了新的要求。加之现代通信技术和视频技术的迅速发展，为水利建设的数字化提供了技术上的有力保证。通过基于多种通信技术的远程视频监控系统和控制，水利管理部门可以实现24小时不间断的实时查看所管理的水利设施、河流、河道的水流和水质情况，以及通过多级管理系统查看和辖区相关的上下游的情况。因此，实行水利设施安全监控技术改造，实现“无人值守”或少人值守广是水利行业发展的整体趋势。

▋需要解决的问题

水利泵站监控系统要求信息的采集及时而且准确、信息处理操作简单、维护方便，并且要求系统安装方便，运作稳定，维护周期长等，现有的水利泵站监控主要以下几个问题：

1、水利泵站一般地处偏僻，距离比较远，相互间通信不方便，出现问题后无法及时发现和处理，即使安排固定人员也很难集中监控管理。另外，有的地区水利监控点分散而且自然环境恶劣，这种情况下安排专人进行管理不仅反应滞后而且也非常危险的。

2．如果沿用传统的安全保卫工作则要对水利设施的安全工作是安排多组专人昼夜轮流值班，这种方式不仅浪费了大量的人力资源而且问题出现后处理周期比较长，对问题也无法追踪和回溯，也就很难快速找到问题根源，也不利于信息化管理。

3．传统的视频监控不仅带宽占用大而且无法完全实现泵站设备安全管理和报警处理，功能单一，难以满足要求安全警戒度高的泵站需求，不便于上级领导的监控监督。

4、如果采用多套独立系统实现对泵站的立体安全防护，维护成本太高，视频监控、周界报警和泵站动力环境监控系统无法统一集中监控和管理。

5．水利设施发生警情时，仅靠就近值班人员通知专业技术人员，无法在第一时间获取详细视频和设备的监控信息，进行及时客观的判断和处理，容易延误最佳的处理时间，后果可能无法预料。

6、由于泵站等水利设施分布点多、涉及困广、交通不便、自然环境条件较差，并且与监控中心的距离较远，所以在传输线路上施工布线非常不方便，使用有线传输方式很难解决。

▋解决方案

针对水利行业监控的现状。设备制造，结合客户实际需求情况，在多年实际应用中不断总结，推出“水利无人值守综合监控系统”，通过合理的架构有效地解决了水利行业的多种难题，很好地满足了水利行业用户的实际需求。

1、安全监控系统中不仅提供前端作业区实时视频测览，而且可实现门禁及动力环境设备报警时联动，灯光打开、警铃以及发送短信或者彩信、控制水坝和水闸的开关设备等多种操作，同时可将报警信息上传到网络管理中心和网络管理分控，也可以由中心进行远程指导或者操作排除险情，做到事故及时处理。达到泵站的少人或无人值守。

2、软件平台整体设计上按照多层网络结构进行设计，在前端泵站使用无人值守工作站，采用嵌入式本地监控系统，确保工作稳定的前提下，能够将泵站设备监控、防盗报警监控，周界报警系统、消防报警系统、门禁控制系统、灯光控制系统、语音对讲系统和果站的动力环境监控进行统一管理。同时在水利管理中心通过水利无人值守综合管理平台进行统一监控管理，包括警情处理，数据报表分析：远程管理、集中存储等任务。

3．通过前端泵站视频监控，可以实时观测泵站设备以及涵闸的运行情况，为领导决策提供了直观的图像信息，同时可以改善观测，流量工作人员的工作环境，减少工作人员，做到少人或无人值守，真正体现泵站的现代化管理，智能化操作。

4、通过代理转发服务器软件可以大大降低带宽的占用，另外在前端监控主机上安装IE分控软件后各级领导可以在世界各个地方通过网络使用IE浏览器查看水利设施的运转情况。

5、通过多播语音对讲技术可以使得多个前端和中心进行语音通信，通过语音对讲功能中心技术人员就可以通过视频和对讲对前端人员进行技术指导，大大提高了维护效率，降低维护成本：

6、根据现场泵站实际情况，既可选择有线网络传输，也可采用无线3G/4G/5G网络传输来解决远距离传输问题。 

▋方案设计

1、前端每一个泵站放置一台网络动环主机作为核心设备。网络动环主机负责采集前端泵房音视频监控，具备可识别语音对讲，防盗入侵报警、消防报警、门禁（考勤）管理、泵房漏水检测和动力环境检测TCP/IP网络数据传输。

2、采用无线3G/4G/5G通信传输，解密布线施工复杂，费用昂贵的问题。

3、在监控系统上，使用一套软件平台集成视频监控系统、远程报警联网系统、灯光控制系统、泵站动力环境集中监控系统、门禁联网系统等子系统。

4、系统无缝集成彩信发送模块，将报警抓拍到图片及时发送给相应管理人员，保证让泵站就近的管理人员迅速处理警情。

▋系统介绍

系统按照两层网络结构进行设计，在泵站作业区设置本地监控系统，包括泵站设备监控、泵站周边区域监控，周界报警系统、消防报警系统、门禁监控系统、灯光语言控制系统、泵站工作区动力环境监控。在监控中心总部设置无人值守泵站远程监控系统统一监管，包括警情处理，数据报表分析，远程管理、集中存储等任务。

5.1、系统功能 

1、远程监测各加压泵站水池水位或进站压力、出站流量、出站压力。

2、远程监测加压泵组的工作状态、电流、电压、保护状态、工作模式。

3、远程切换水泵的控制模式，远程控制加压泵组水泵的启停。

4、光纤通信时，支持视频在线监视泵站全景、电气控制室等重要工位。

5、现场出现电流电压超限、水位超限、设备保护等状况时，监控中心可声光报警。

6、支持各种监测信息、控制信息、报警信息、操作信息的存储和查询。

5.2、功能特点

1、 采集进站管道压力或清水池水位、出站压力、出站流量。

2、 采集每台加压泵启停状态、工作电流、工作电压、电能等电参数。

3、采集配电室各路开关状态、电能等。  

4、无线通信时，图像监视泵站全景、电气室、泵房等重要工位。

5、支持加压泵启动柜手动控制、自动控制、远程控制加压水泵的启停，控制模式可切换。  

6、 依据供水压力和水泵运行时间，智能选择水泵投入运行。

7、 电流过大、缺相、水位过低过高、控制柜保护、配电室故障、闲人进入等情况发生时，立即上报信息。  

8、支持光纤通信、局域网通信、4G、短消息等无线通信方式。

9、 存储、显示、查询泵站监控数据及工作参数。

10、支持多路图像监控。

11、 支持就地、远程维护测控设备。

▋系统优势

水利应用的行业特点是被监控的地点如被监控点地域分散，距离监控中心距离遥远。这种特点使得传统的模拟电视监控系统已经不能适应需求。同时需要浏览监控图像的水利部门和相关单位，人员比较多。如何有效地在现有带宽条件下使用户获得流畅的、清晰的监控视频是系统设计成败的关键。同时简单的数字视频监控系统已不能适应水利部门的实标需求，如何能将泵站视频监控报警系统与泵站动力环境监测系统，人员出入管理系统和泵站自动化控制系统集成，进行有效的联动，是目前水利行业监控发展的方向。

目前“水利无人值守综合监控系统”无线远程通信全部采用标准TCP／IP协议，可直接应用在局域网或者广域网上，针对各泵站距离比较远，不易铺设有线线路的情况，也可采用无线3G/4G/5G通信来解决远距离通信的问题。“水利无人值守综合管理平台”软件采用当前比较流行的多级网络架构，使得整个系统结构清晰，易于管理和扩展，同时系统支持代理功能，很好的解决了多人同时浏览视频时的带宽限制，系统还支持网络分控和IE分控，这样使得整个系统可以不受地域的限制自由连接整个系统分为：前端泵站本地监控系统，网络传输系统和监控中心系统构成。

前端泵站本地监控系统采用无人值守工作站作为本地核心监控硬件平台。

无人值守工作站是面向水利行业监控开发的行业硬件产品，采用嵌入式操作系统，可以确保泵站前端监控系统工作的稳定性。

无人值守工作站可以实现泵站设备的视频监控，可连接大量报警设备，例如门磁、红外、烟感、水浸等，一旦出现异常，系统能自动报警，上传报警信息并联动进行数字录像或声光电报警。无人值守工作站可以将门禁系统无缝接入，加强对泵站进出人员的管理。通过音视频监控使管理人员能够随时随地看到设备和现场工作人员的工作情况，还可以与前端工作人员对话，加强管理的互动性。可结合大量专业的环境监测设备，实现及时反映空调系统、温湿度等保障设备的数据。报警时可以联动完备的录像策略，可以通过手机发送彩信或者短信通知值班人员或相关领导和技术人员。

以上所有功能，均由无人值守工作站硬件设备完成，无需通过监控中心进行操作，确保即使传输网络出现问题，前端泵站的监控系统不会出任何问题，用户还可以通过手机进行远程监控和实时管理，确保系统的安全性。

针对水利行业用户的特殊需求，开发出适合行业用户使用的，稳定、高度集成化的网络监控产品，这无人值守工作站提供标准TCP／IP接口，将处理过的数据上传至上层管理中心，由监控中心对前端的各个泵站进行统一的集中管理。同时根据水利行业需要提供相应接口，可以方便的纳入水利指挥调度系统。为水利指挥调度的决策和指挥提供客观和详实的数据。

水利无人值守监控系统，在监控中心能够将泵站的各个监视点，该系统可对所有前端泵站的重点部位进行24小时视频监控，并可以按照不同的方式对不同的前端设置录像。如主控制室全貌，设备情况、断路器，隔离刀间现场实际状态等通过远程无人值守泵站监控系统传输到水利巡检中心和调度所，对重要泵站，局领导及调度人员可通过无人值守泵站监测系统对泵站的环境进行监视；无人值班泵站可减少巡检人员工作强度，弥补泵站取消运行人员直观性不强的弱点，同时加强对本站的安全、保卫工作、火警进行监视、以提高泵站运行水平。

▋应用意义

泵站水利无人值守监控系统，其关键技术实现了对泵站的“无人值守，少人看管”的全自动化控制管理，为泵站提高安全管理水平，持续降低管理费用支出提供了条件，利用优化调度在线运行，实现了节能、增效，创造了巨大的经济效益。系统实现联网监控后，可实现数据共享，方便了领导查询，为水利和水利工程设施的运行管理与调度决策提供了方便，保证了调度的实时性，促进了管理水平的提高，为管理工作提供了极大的便捷。